一种电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法技术

本发明专利技术提供一种电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法，通过建立电机总效率与各定子效率、各定子转矩分配系数的关系，建立三者之间的三维模型，并利用粒子群算法多次迭代计算得出电机总效率最优解。将粒子群算法应用到电机驱动效率优化，能够最大程度拓宽电机运行高效率区间，同时也能能够增加电动汽车续航里程。

An efficiency optimization method of multi disk axial flux permanent magnet synchronous motor for electric bus

【技术实现步骤摘要】
一种电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法
本专利技术涉及永磁同步电机
，特别是，涉及一种电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法。
技术介绍
电动中型客车与以内燃机为动力的汽车相比具有很多优势，如电动中型客车振动噪音小，结构简单动力传动效率高，易于整车布置、乘员舱空间宽敞平整，动力性能优良等。纯电动中型客车驱动电机的选择必须满足车辆的动力性要求，如最高车速、加速性能和最大爬坡度等。相比于传统径向磁通电机，轴向磁通永磁同步电机具有低速大转矩、高能量密度等优点，适用于载客量更大的电动中型客车使用。现有研究中，对双转子-单定子轴向磁通永磁同步电机基于麦克斯韦方程组和磁等效电路组合解进行了解析建模，对双转子-单定子的轴向磁通永磁同步电机进行了优化设计。而相对于双转子-单定子的轴向磁通永磁同步电机，双定子-单转子结构的轴向磁通永磁同步电机具有较好的散热性能和较大的额定输出转矩。传统的效率优化方法一般从以下几个方面进行：从电机结构或材料等方面减小定转子铁耗、定子铜耗等损耗提高效率，从电机控制方面采用空间矢量控制或直接转矩控制提高效率。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的转矩分配方法中存在的缺陷，从而提供一种电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法，包括以下步骤，S1：实验测得多盘轴向磁通永磁同步电机的多组转矩、转速与效率的数据，建立各定子输入输出转矩的数学关系，并由之得到电机总效率与各定子效率、各定子转矩分配系数的关系，并以此作为适应度函数；S2：通过数据拟合，建立以单个定子的转矩分配系数效率函数、电机转速和电机总转矩的三维模型；S3：对所述三维模型进行粒子群算法寻优，电机总效率与转矩分配系数效率函数的关系作为适应度函数，进过多次迭代计算，得出使电机总效率最大时的定子转矩分配系数的最优解。作为本专利技术所述电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法的一种优选方案，其中：定子转矩分配系数为各个定子分配的转矩占多盘轴向永磁同步电机总转矩的比例，且各个定子的分配系数之和为1.作为本专利技术所述电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法的一种优选方案，其中：所述单个定子的转矩分配系数效率函数为不同转矩转速下单个定子的转矩分配系数与单个定子的效率之比。作为本专利技术所述电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法的一种优选方案，其中：所述适应度函数为各个定子的转矩分配系数效率函数之和。作为本专利技术所述电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法的一种优选方案，其中：所述适应度函数值最小时，所述电机总效率最大，所述粒子群算法寻得最优解。作为本专利技术所述电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法的一种优选方案，其中：所述多盘轴向磁通永磁同步电机的各个定子模块相同，根据任意转速转矩情况都有对应的各个定子转矩分配系数效率函数，用于确定电机总效率。作为本专利技术所述电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法的一种优选方案，其中：所述电机总效率包括电机驱动效率和电机制动效率。作为本专利技术所述电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法的一种优选方案，其中：所述三维模型中所述转矩为x轴，转速为y轴，将不同转速和转矩情况下的所有转矩分配比例和对应的效率计算出的值作为z轴。作为本专利技术所述电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法的一种优选方案，其中：所述S3步骤包括，先确定每一个解空间的一个候选解，每一次迭代得到每一个解空间的最优解以及整个种群最优解，设定学习因子以及惯性权重，使得每一次迭代，粒子向电机效率最大的解靠近作为本专利技术所述电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法的一种优选方案，其中：所述学习因子包括局部学习因子和全局学习因子，在迭代过程中对学习因子进行动态调节。本专利技术的有益效果：1.本专利技术提供电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法，将粒子群算法应用到电机驱动效率优化，能够最大程度拓宽电机运行高效率区间；2、本专利技术提供电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法，将粒子群算法应用到电机制动能量回馈效率优化，能够增加电动汽车续航里程。，附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法的步骤图；图2为为电机驱动效率优化系统框图；图3为电机能量回馈效率优化系统框图；图4为驱动状态下的拟合三维模型；图5为驱动状态下的拟合三维模型；图6为基于转矩均分策略的系统效率MAP图；图7为基于粒子群算法的协同优化控制策略系统效率MAP图；图8为基于转矩均分协同优化策略系统效率MAP图；图9为基于粒子群算法的协同优化策略系统效率MAP图；具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。实施例1本实施例提供了一种电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法，其包括如下步骤：S1：实验测得多盘轴向磁通永磁同步电机的多组转矩、转速与效率的数据，建立各定子输入输出转矩的数学关系，并由之得到电机总效率与各定子效率、各定子转矩分配系数的关系，并以此作为适应度函数；S2：通过数据拟合，建立以单个定子的转矩分配系数效率函数、电机转速和电机总转矩的三维模型；S3：对三维模型进行粒子群算法寻优，电机总效率与转矩分配系数效率函数的关系作为适应度函数，进过多次迭代计算，得出使电机总效率最大时的定子转矩分配系数的最优解。其中在S1步骤中，将电机总输出转矩与输入功率分配为各定子输出转矩与输入功率：T＝T1+T2Pi＝P1+P2其中：T为双定子-单转子轴向磁通永磁同步电机输出总转矩；Pi为电机总输入功率，T1、T2分别为两个定子模块对应的输出转矩；P1、P2分别为两定子对应输入功率。根据实验测得的多组转矩、转速与效率的数据，建立各定子转矩分配系数与转速、转矩、效率以及输入功率之间的数学关系如下：其中：a1、a2为两定子模块对应输出转矩占总输出转矩的比值，其中a1+a2＝1，a1，a2∈[0，1]；η1，η2分别为两定子运行效率；ω为电机的机械角速度。结合电机总输入功率与各定子输入功率之间的关系：得到电机总效率与各定子效率、各定子转矩分配系数的关系：将电机总效率与各定子转矩分配系数效率函数的关系作为适应度函数：构建适应度函数A＝f(a1)+f(a2)；根据实验测得的转矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法，其特征在于：包括以下步骤，S1：实验测得多盘轴向磁通永磁同步电机的多组转矩、转速与效率的数据，建立各定子输入输出转矩的数学关系，并由之得到电机总效率与各定子效率、各定子转矩分配系数的关系，并以此作为适应度函数；S2：通过数据拟合，建立以单个定子的转矩分配系数效率函数、电机转速和电机总转矩的三维模型；S3：对所述三维模型进行粒子群算法寻优，电机总效率与转矩分配系数效率函数的关系作为适应度函数，进过多次迭代计算，得出使电机总效率最大时的定子转矩分配系数的最优解。

【技术特征摘要】
1.一种电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法，其特征在于：包括以下步骤，S1：实验测得多盘轴向磁通永磁同步电机的多组转矩、转速与效率的数据，建立各定子输入输出转矩的数学关系，并由之得到电机总效率与各定子效率、各定子转矩分配系数的关系，并以此作为适应度函数；S2：通过数据拟合，建立以单个定子的转矩分配系数效率函数、电机转速和电机总转矩的三维模型；S3：对所述三维模型进行粒子群算法寻优，电机总效率与转矩分配系数效率函数的关系作为适应度函数，进过多次迭代计算，得出使电机总效率最大时的定子转矩分配系数的最优解。2.根据权利要求1所述的电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法，其特征在于：定子转矩分配系数为各个定子分配的转矩占多盘轴向永磁同步电机总转矩的比例，且各个定子的分配系数之和为1。3.根据权利要求2所述的电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法，其特征在于：所述单个定子的转矩分配系数效率函数为不同转矩转速下单个定子的转矩分配系数与单个定子的效率之比。4.根据权利要求3所述的电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电机效率优化方法，其特征在于：所述适应度函数为各个定子的转矩分配系数效率函数之和。5.根据权利要求4所述的电动客车用多盘轴向磁通永磁同步电...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑飞，俞涛，刘廷章，杨兴武，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31